1.芯体材料影响

在活性复合结构侵彻体侵爆行为分析中，活性芯体头部长度19 mm的活性材料芯体采用Powder Burn状态方程，描述活性材料被激活后的爆燃反应，其余活性材料采用Shock状态方程，描述未发生爆燃的活性材料。

活性复合结构侵彻体作用多层金属靶侵彻-爆炸过程典型计算结果如图2.48所示，通过分析，侵爆作用过程可分为三个阶段：第一阶段，侵彻体侵彻靶板及活性芯体受压变形碎裂阶段，主要特征为，初始碰撞冲击波分别传入靶板及侵彻体中，活性材料受强冲击压缩发生高应变率塑性变形，并导致壳体发生膨胀；第二阶段，穿靶后活性芯体卸压分散阶段，主要特征为，受塑性变形碎裂部分活性材料贯穿靶板后因卸压作用分散形成碎片云，并开始发生爆燃反应；第三阶段，活性材料爆燃传播及化学能释放阶段，主要特征为，活性材料发生全局爆燃反应，释放出大量化学能，侵彻体壳体碎裂形成高速破片，在爆燃产物和壳体破片联合作用下，实现对目标的高效毁伤。

图2.48　活性复合结构侵彻体作用多层金属靶侵彻-爆炸过程典型计算结果

作为对比，对铝芯体复合结构侵彻体作用多层金属靶响应行为进行了分析，计算结果如图2.49所示。着靶速度为1 200 m/s时，侵彻体仅在头部产生了径向膨胀效应，穿透2＃后效靶后，还有较长的侵彻体剩余。

图2.49　铝芯体复合结构侵彻体侵爆过程典型数值模拟结果

芯体材料不同时，典型时刻活性复合结构侵彻体壳体破片分布如图2.50所示。从图2.50中可以看出，芯体材料为铝和活性材料时，壳体在穿靶后均可产生大量破片。但相比之下，芯体材料为铝时，壳体破片散布较为均匀，大多数破片尺寸较小，杀伤力较弱，散布面积较小。芯体为活性材料时，膨胀效应显著，破片散布半径大且尺寸较大，但散布不均匀。

不同材料芯体活性复合结构侵彻体对后效靶毁伤效应如图2.51所示。通过对后效靶正视和侧视角度毁伤效应的分析可知，活性材料芯体和铝芯体活性复合结构侵彻体均对后效靶产生典型花瓣形穿孔。对前靶而言，由于侵彻体剩余动能较高，靶板上产生较大主侵孔及若干小侵孔，靶板撕裂效应显著。相比之下，由于侵彻体动能衰减及径向膨胀，后靶上主侵孔显著减小，周围小侵孔增多。对比毁伤面积，芯体为活性材料时，后效靶中心孔径和毁伤面积略大于铝芯体侵彻体，但后效靶上的穿孔分布不如采用铝芯体时均匀。

图2.50　不同芯体材料侵彻体典型时刻壳体破片分布

图2.51　不同材料芯体活性复合结构侵彻体对后效靶毁伤效应(www.daowen.com)

2.靶板材料影响

为分析靶板材料对活性复合结构侵彻体侵爆效应影响，在着速1 200 m/s条件下，分别开展了活性复合结构侵彻体侵彻钨合金、合金钢、铝主靶板数值模拟。侵彻体内活性材料爆燃率分别设置为33％、26％和7％，并据此确定采用Powder Burn状态方程的活性材料长度，计算模型如图2.52所示。

图2.52　侵彻不同材料主靶板时侵彻体结构示意图

活性复合结构侵彻体侵彻不同材料靶板后壳体碎裂状态及破片分布如图2.53所示，从图2.53中可以看出，主靶板材料对侵彻体穿靶后状态影响显著，主靶板材料为钨合金和合金钢时，侵彻体壳体的碎裂程度较高，形成的破片飞散面积较大，但破片数量相对较少且分布不均。主靶板材料为铝时，壳体碎裂后形成的有效破片数量较多且分布均匀，但破片飞散面积较小。

穿透不同材料主靶板后，活性复合结构侵彻体对1＃后效靶和2＃后效靶毁伤效应分别如图2.54和图2.55所示。可以看出，主靶板材料对后效靶毁伤效应影响显著，主靶板材料为钨合金时，活性毁伤增强侵彻体在1＃后效靶和2＃后效靶上形成的毁伤区域较大，其中对2＃后效靶的毁伤范围已超出了靶板边界。主靶板材料为合金钢时，侵彻体在1＃后效靶和2＃后效靶上形成了近似“十字形”的穿孔，毁伤区域小于穿透钨合金主靶板的情况，但穿孔分布较为均匀。当侵彻体穿透铝材料主靶板后，能够在1＃后效靶和2＃后效靶上形成面积很大的中心穿孔，但在后效靶上形成的穿孔数量较少，同时毁伤半径也较小。

图2.53　活性复合结构侵彻体侵彻不同材料靶板后壳体碎裂状态及破片分布

图2.54　侵彻体侵彻不同材料主靶板后对1＃后效靶毁伤效应

图2.55　侵彻体侵彻不同材料主靶板后对2＃后效靶毁伤效应

综上所述，活性毁伤增强侵彻体侵彻高强度靶板时，由于侵彻作用过程产生的应力较高，侵彻体壳体更易碎裂，活性材料芯体挤压膨胀和激活反应率较高，导致活性复合结构侵彻体贯穿一定厚度主靶板后，依然能对后效目标产生显著毁伤效应。相比之下，活性毁伤增强复合结构侵彻体侵彻低强度靶板时，在类似作用过程下，碰撞及膨胀应力相对较小，导致壳体失效破坏、活性材料芯体激活反应均不充分，最终导致后效毁伤效应较弱。因此，在实际工程设计和应用中，需结合目标特性，合理设计活性复合结构侵彻体结构和芯体活性材料特性，才能实现对不同类型目标的高效侵爆联合毁伤。